CN109906399A - 光学器件 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及光学器件。本申请提供了能够改变透射率的光学器件，并且这样的光学器件可以用于各种应用，例如眼镜如太阳镜或AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼镜、建筑物外墙、或用于车辆的天窗。

Description

光学器件
技术领域
本申请要求基于2017年4月25日提交的韩国专利申请第10-2017-0053015号的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本申请涉及一种光学器件。
背景技术
各种光学器件是已知的，所述光学器件被设计成使得可以使用液晶化合物来改变透射率。
例如，使用应用了主体材料和二色性染料客体的混合物的所谓的GH单元(guesthost cell，宾主单元)的可变透射率装置是已知的。
这样的可变透射率装置被应用于各种应用，包括眼镜如太阳镜和眼镜、建筑物的外墙、或车辆的天窗等。
发明内容
技术问题
本申请提供了一种光学器件。
技术方案
本申请是能够调节透射率的光学器件，本申请涉及例如能够至少在透明模式与黑色模式之间切换的光学器件。
透明模式是光学器件表现出相对高的透射率的状态，黑色模式是光学器件表现出相对低的透射率的状态。
在一个实例中，光学器件在透明模式下的透射率可以为约15％或更大、约20％或更大、约25％或更大、约30％或更大、约35％或更大、约40％或更大、约45％或更大、或者约50％或更大。此外，光学器件在黑色模式下的透射率可以为约20％或更小、约15％或更小、约10％或更小、约5％或更小、约3％或更小、约1％或更小、或者约0.8％或更小。
在透明模式下的透射率越高越有利，在黑色模式下的透射率越低越有利，使得上限和下限中的每一个没有特别限制。在一个实例中，在透明模式下的透射率的上限可以为约100％、约95％、约90％、约85％、约80％、约75％、约70％、约65％、约60％、约55％、约50％、约45％、约40％、约35％、约30％、或约25％。在黑色模式下的透射率的下限可以为约0％、约0.5％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、或约10％。
透射率可以为线性透光率。术语线性透光率可以为相对于沿预定方向入射在光学器件上的光，沿与入射方向相同的方向透过光学器件的光(线性光)的比率。在一个实例中，透射率可以为相对于沿平行于光学器件的表面法线的方向入射的光的测量结果(法线透光率)。
在本申请的光学器件中，对其透射率进行控制的光可以为UV-A区域紫外光、可见光或近红外光。根据常用的定义，UV-A区域紫外光用于意指波长在320nm至380nm范围内的辐射，可见光用于意指波长在380nm至780nm范围内的辐射，近红外光用于意指波长在780nm至2000nm范围内的辐射。
本申请的光学器件被设计为能够至少在透明模式与黑色模式之间切换。如有必要，光学器件还可以被设计为能够实现例如第三模式，所述第三模式可以表示在透明模式的透射率与黑色模式的透射率之间的任何透射率。
由于光学器件包括有源液晶元件膜，因此可以实现这样的模式之间的切换。在此，有源液晶元件膜是能够在光轴的至少两个或更多个取向状态(例如，第一取向状态和第二取向状态)之间切换的液晶元件。在此，光轴可以意指当包含在液晶元件中的液晶化合物为棒型时的长轴方向，并且可以意指当包含在液晶元件中的液晶化合物为盘型时圆盘平面的法线方向。例如，在液晶元件包含光轴方向在任何取向状态下彼此不同的复数种液晶化合物的情况下，液晶元件的光轴可以定义为平均光轴，并且在这种情况下，平均光轴可以意指液晶化合物的光轴的矢量和。
可以通过施加能量，例如通过施加电压来改变这样的液晶元件中的取向状态。例如，液晶元件在没有电压施加的状态下可以具有第一取向状态和第二取向状态中的任一者，并且可以在施加电压时切换至另一种取向状态。
可以在第一取向状态和第二取向状态中的任一者下实现黑色模式，并且可以在另一种取向状态下实现透明模式。为方便起见，本文中描述在第一状态下实现黑色模式。
液晶元件膜可以包括至少包含液晶化合物的液晶层。在一个实例中，液晶层是所谓的宾主液晶层，其可以为包含液晶化合物和各向异性染料的液晶层。
液晶层是使用所谓的宾主效应的液晶层，其可以为其中各向异性染料根据液晶化合物(下文中，可以称为液晶主体)的配向方向排列的液晶层。液晶主体的配向方向可以根据是否施加外部能量来调节。
用于液晶层的液晶主体的类型没有特别限制，并且可以使用应用于实现宾主效应的一般类型的液晶化合物。
例如，作为液晶主体，可以使用近晶型液晶化合物、向列型液晶化合物或胆甾型液晶化合物。通常，可以使用向列型液晶化合物。向列型液晶化合物可以为棒形式或可以为盘形式。
作为这样的向列型液晶化合物，可以选择具有例如约40℃或更高、约50℃或更高、约60℃或更高、约70℃或更高、约80℃或更高、约90℃或更高、约100℃或更高、或约110℃或更高的清亮点，或者具有在上述范围内的相变点(即在向列相上到各向同性相的相变点)的液晶化合物。在一个实例中，清亮点或相变点可以为约160℃或更低、约150℃或更低、或者约140℃或更低。
液晶化合物可以具有负数或正数的介电常数各向异性。考虑到目的，可以适当地选择介电常数各向异性的绝对值。例如，介电常数各向异性可以大于3或大于7，或者可以小于-2或小于-3。
液晶化合物还可以具有约0.01或更大、或约0.04或更大的光学各向异性(Δn)。在另一个实例中，液晶化合物的光学各向异性可以为约0.3或更小、或约0.27或更小。
可以用作宾主液晶层的液晶主体的液晶化合物是本领域技术人员公知的，由此可以从其中自由选择液晶化合物。
液晶层包含各向异性染料和液晶主体。术语“染料”可以意指能够在可见光区域(例如，380nm至780nm的波长范围)中的至少一部分或整个范围内强烈吸收光和/或改变光的材料，术语“各向异性染料”可以意指能够在可见光区域的至少一部分或整个范围内各向异性地吸收光的材料。
作为各向异性染料，例如，可以选择和使用已知具有可以根据液晶主体的排列状态排列的特性的已知染料。例如，可以使用偶氮染料或蒽醌染料等作为各向异性染料，并且液晶层还可以包含一种或两种或更多种染料以实现宽波长范围内的光吸收。
考虑到目的，可以适当地选择各向异性染料的二色性比。例如，各向异性染料的二色性比可以为5或更大至20或更小。例如，在p型染料的情况下，术语“二色性比”可以意指通过将平行于染料的长轴方向的偏振光的吸收除以平行于与该长轴方向垂直的方向的偏振光的吸收而获得的值。各向异性染料可以在可见光区域的波长范围内的至少一部分波长或任一波长或整个范围内，例如在约380nm至780nm或约400nm至700nm的波长范围内具有二色性比。
考虑到目的，可以适当地选择液晶层中的各向异性染料的含量。例如，基于液晶主体和各向异性染料的总重量，各向异性染料的含量可以在0.1重量％至10重量％的范围内选择。考虑到期望的透射率和各向异性染料在液晶主体中的溶解度等，可以改变各向异性染料的比率。
液晶层主要包含液晶主体和各向异性染料，并且如有必要，还可以包含根据已知形式的其他任选的添加剂。作为添加剂的实例，可以例示手性掺杂剂或稳定剂，但不限于此。
液晶层的各向异性度(R)可以为约0.5或更大。各向异性度(R)由平行于液晶主体的配向方向偏振的光束的吸光度(E(p))和垂直于液晶主体的配向方向偏振的光束的吸光度(E(s))根据以下方程式确定。
<各向异性度方程式>
各向异性度(R)＝[E(p)-E(s)]/[E(p)+2*E(s)]
以上使用的参照是在液晶层中不包含染料的另一相同设备。
具体地，各向异性度(R)可以由其中染料分子水平取向的液晶层的吸光度值(E(p))和其中染料分子垂直取向的相同液晶层的吸光度值(E(s))确定。与完全不包含任何染料但具有相同构造的液晶层相比，测量吸光度。在一个振动平面的情况下，可以使用沿平行于配向方向的方向振动的偏振光束(E(p))和在后续测量中沿垂直于配向方向的方向振动的偏振光束(E(s))进行该测量。在测量期间不切换或旋转液晶层，因此可以通过使偏振入射光的振动平面旋转来进行E(p)和E(s)的测量。
详细过程的一个实例如下所述。可以使用光谱仪(例如Perkin Elmer Lambda1050UV光谱仪)记录E(p)和E(s)的测量光谱。光谱仪配备有用于测量光束和参考光束二者中250nm至2500nm的波长范围的Glan-Thompson起偏振器。两个起偏振器由步进马达控制，并且沿相同的方向取向。起偏振器的起偏振器方向的变化，例如0度至90度的转换，总是同步地且在相对于测量光束和参考光束的相同方向上进行。可以使用T.Karstens 1973年在维尔茨堡大学(University of Wurzburg)的论文中描述的方法来测量各个起偏振器的取向。
在该方法中，使起偏振器相对于取向的二色性样品逐步旋转5度，并且例如在最大吸收区域中的固定波长处记录吸光度。对于每个起偏振器位置执行新的零线。对于两个二色性光谱E(p)和E(s)的测量，涂覆有来自JSR的聚酰亚胺AL-1054的反平行摩擦测试单元位于测量光束和参考光束二者中。可以选择具有相同层厚度的两个测试单元。将包含纯主体(液晶化合物)的测试单元放在参照光束中。将包含染料在液晶中的溶液的测试单元放在测量光束中。用于测量光束和参考光束的两个测试单元沿相同的配向方向安装在光线路径中。为了确保光谱仪的最大可能精确度，E(p)可以处于其最大吸收波长范围，例如0.5至1.5的波长范围。这对应于30％至5％的透射率。这通过相应地调节层厚度和/或染料浓度来设定。
各向异性度(R)可以根据以上方程式由E(p)和E(s)的测量值计算，如参考文献[参见:“Polarized Light in Optics and Spectroscopy,”D.S.Kliger等,Academic Press,1990]所示。
在另一个实例中，各向异性度(R)可以为约0.55或更大、0.6或更大、或者0.65或更大。各向异性度(R)可以为例如约0.9或更小、约0.85或更小、约0.8或更小、约0.75或更小、或者约0.7或更小。
这样的各向异性度(R)可以通过控制液晶层的种类，例如，液晶化合物(主体)的种类、各向异性染料的种类和比率，或液晶层的厚度等来实现。
可以经由在通过上述范围内的各向异性度(R)使用较低的能量的同时增加透明状态与黑色状态之间的透射率差来提供具有高对比度的光学器件。
考虑到目的，例如，期望的各向异性度等，可以适当地选择液晶层的厚度。在一个实例中，液晶层的厚度可以为约0.01μm或更大、0.05μm或更大、0.1μm或更大、0.5μm或更大、1μm或更大、1.5μm或更大、2μm或更大、2.5μm或更大、3μm或更大、3.5μm或更大、4μm或更大、4.5μm或更大、5μm或更大、5.5μm或更大、6μm或更大、6.5μm或更大、7μm或更大、7.5μm或更大、8μm或更大、8.5μm或更大、9μm或更大、或者9.5μm或更大。通过以这种方式控制厚度，可以实现具有透明状态与黑色状态之间的大的透射率差的光学器件，即具有大对比度的装置。厚度越厚，可以实现的对比度越高，因此厚度没有特别限制，但其通常可以为约30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、或者15μm或更小。
这样的有源液晶层或包括其的液晶元件膜可以在第一取向状态与不同于第一取向状态的第二取向状态之间切换。例如，可以通过施加外部能量如电压来控制切换。例如，第一取向状态和第二取向状态中的任一者可以保持在不施加电压的状态，然后通过施加电压切换至另一种取向状态。
在一个实例中，第一取向状态和第二取向状态可以各自选自水平取向、垂直取向、扭曲向列取向或胆甾取向状态。例如，在黑色模式下，液晶元件或液晶层可以至少处于水平取向、扭曲向列取向或胆甾取向，在透明模式下，液晶元件或液晶层可以处于垂直取向状态、或具有不同于黑色模式的水平取向的方向的光轴的水平取向状态。液晶元件可以为常黑模式(normally black mode)的元件，其中黑色模式在不施加电压的状态下实现，或者可以实现常透明模式(normally transparent mode)，其中透明模式在不施加电压的状态下实现。
确定在液晶层的取向状态下形成液晶层的光轴的方向的方法是已知的。例如，液晶层的光轴的方向可以通过使用光轴方向已知的另一偏光板来测量，所述液晶层的光轴的方向可以使用已知的测量仪器，例如旋光仪如来自Jasco的Pascal 2000测量。
通过调节液晶主体的介电常数各向异性、用于使液晶主体取向的配向膜的配向方向等实现常透明模式或常黑模式的液晶元件的方法是已知的。
液晶元件膜可以包括彼此相对设置的两个基底膜和在两个基底膜之间的有源液晶层。
液晶元件膜还可以包括用于保持两个基底膜的两个基底膜之间的间隔的间隔件和/或用于在保持彼此相对设置的两个基底膜的间隔的状态下附接基底膜的密封剂。作为间隔件和/或密封剂，可以使用已知材料而没有任何特别限制。
作为基底膜，例如，可以使用由玻璃等制成的无机膜、或塑料膜。作为塑料膜，可以使用TAC(三乙酰纤维素)膜；COP(环烯烃共聚物)膜，例如降冰片烯衍生物；丙烯酸类膜，例如PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))；PC(聚碳酸酯)膜；PE(聚乙烯)膜；PP(聚丙烯)膜；PVA(聚乙烯醇)膜；DAC(二乙酰纤维素)膜；Pac(聚丙烯酸酯)膜；PES(聚醚砜)膜；PEEK(聚醚醚酮)膜；PPS(聚苯砜)膜；PEI(聚醚酰亚胺)膜；PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜；PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜；PI(聚酰亚胺)膜；PSF(聚砜)膜；PAR(聚芳酯)膜；或氟树脂膜等，但不限于此。如有必要，基底膜上还可以存在金、银或硅化合物(例如二氧化硅或一氧化硅)的涂层，或诸如抗反射层的涂层。
作为基底膜，可以使用具有预定范围内的相位差的膜，或者可以使用各向同性膜。在一个实例中，基底膜的前相位差可以为100nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约95nm或更小、约90nm或更小、约85nm或更小、约80nm或更小、约75nm或更小、约70nm或更小、约65nm或更小、约60nm或更小、约55nm或更小、约50nm或更小、约45nm或更小、约40nm或更小、约35nm或更小、约30nm或更小、约25nm或更小、约20nm或更小、约15nm或更小、约10nm或更小、约5nm或更小、约4nm或更小、约3nm或更小、或者约2nm或更小、约1nm或更小、或者约0.5nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约0nm或更大、约1nm或更大、约2nm或更大、约3nm或更大、约4nm或更大、约5nm或更大、约6nm或更大、约7nm或更大、约8nm或更大、约9nm或更大、或者约9.5nm或更大。
基底膜的厚度方向相位差的绝对值可以为例如200nm或更小。厚度方向相位差的绝对值可以为190nm或更小、180nm或更小、170nm或更小、160nm或更小、150nm或更小、140nm或更小、130nm或更小、120nm或更小、110nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、85nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、10nm或更小、5nm或更小、4nm或更小、3nm或更小、2nm或更小、1nm或更小、或者0.5nm或更小，并且可以为0nm或更大、10nm或更大、20nm或更大、30nm或更大、40nm或更大、50nm或更大、60nm或更大、70nm或更大、或者75nm或更大。如果绝对值在上述范围内，则厚度方向相位差可以为负的，或者可以为正的，例如，可以为负的。
然而，作为基底膜，还可以使用这样的高相位差基底膜：其中前相位差为约2,000nm或更大、3,000nm或更大、4,000nm或更大、5,000nm或更大、6,000nm或更大、7,000nm或更大、或者7,500nm或更大，和/或厚度方向相位差为约2,000nm或更大、3,000nm或更大、4,000nm或更大、5,000nm或更大、6,000nm或更大、7,000nm或更大、约8,000nm或更大、约9,000nm或更大、或者约10,000nm或更大。高相位差基底膜的前相位差或厚度方向相位差的上限没有特别限制，例如，还可以应用前相位差为约10,000nm或更小和/或厚度方向相位差为约15,000nm或更小的基底膜。
在本说明书中，前相位差(Rin)为通过以下方程式1计算的数值，厚度方向相位差(Rth)为通过以下方程式2计算的数值。除非另有说明，否则前相位差和厚度方向相位差的参考波长为约550nm。
[方程式1]
前相位差(Rin)＝d×(nx-ny)
[方程式2]
厚度方向相位差(Rth)＝d×(na-ny)
在方程式1和2中，d为基底膜的厚度，nx为基底膜的在慢轴方向上的折射率，ny为基底膜的在快轴方向上的折射率，nz为基底膜的在厚度方向上的折射率。
当基底膜为光学各向异性时，由彼此相对设置的基底膜的慢轴形成的角度可以例如在约-10度至10度的范围内、在-7度至7度的范围内、在-5度至5度的范围内、或在-3度至3度的范围内，或者可以为大致平行的。
由基底膜的慢轴和以下将描述的起偏振器的光吸收轴形成的角度可以例如在约-10度至10度的范围内、在-7度至7度的范围内、在-5度至5度的范围内、或在-3度至3度的范围内，或者可以为大致平行的，或者可以在约80度至100度的范围内、在约83度至97度的范围内、在约85度至95度的范围内、或在约87度至92度的范围内，或者可以为大致垂直的。
可以通过相位差调节或慢轴的布置来实现光学上优异且均匀的透明模式和黑色模式。
基底膜的热膨胀系数可以为100ppm/K或更小。在另一个实例中，热膨胀系数可以为95ppm/K或更小、90ppm/K或更小、85ppm/K或更小、80ppm/K或更小、75ppm/K或更小、70ppm/K或更小、或65ppm/K或更小，或者可以为10ppm/K或更大、20ppm/K或更大、30ppm/K或更大、40ppm/K或更大、50ppm/K或更大、或55ppm/K或更大。例如，基底膜的热膨胀系数可以根据ASTM D696的规定测量，可以通过以相关标准中提供的形式裁剪膜并测量每单位温度的长度变化来计算，或者可以通过已知方法如TMA(热机械分析)来测量。
作为基底膜，可以使用断裂伸长率为约2％或更大的基底膜。在另一个实例中，断裂伸长率可以为约4％或更大、约8％或更大、约10％或更大、约12％或更大、约14％或更大、约16％或更大、约20％或更大、约30％或更大、约40％或更大、约50％或更大、约60％或更大、约70％或更大、约80％或更大、约90％或更大、95％或更大、100％或更大、105％或更大、110％或更大、115％或更大、120％或更大、125％或更大、130％或更大、135％或更大、140％或更大、145％或更大、150％或更大、155％或更大、160％或更大、165％或更大、170％或更大、或者175％或更大，并且可以为1,000％或更小、900％或更小、800％或更小、700％或更小、600％或更小、500％或更小、400％或更小、300％或更小、或者200％或更小。基底膜的断裂伸长率可以根据ASTM D882标准测量，可以通过以由相应标准提供的形式裁剪膜并使用能够测量应力-应变曲线(能够同时测量力和长度)的仪器来测量。此外，断裂伸长率可以为例如基底膜的MD(mechanical direction，机械方向)方向或TD(transverse direction，横向)方向中的任一者的数值。
通过选择基底膜以具有这样的热膨胀系数和/或断裂伸长率，可以提供具有优异的耐久性的光学器件。
如上所述的基底膜的厚度没有特别限制，例如，可以在约50μm至200μm的范围内。基底膜的厚度可以根据需要改变。
在本文提及的物理特性中，当测量温度或压力影响结果时，除非另有说明，否则在常温和常压下测量相应的物理特性。
术语常温是没有升温或冷却的自然温度，其通常可以为在约10℃至30℃范围内的任一温度，例如，约23℃或约25℃的温度。除非本文另有说明，否则温度为摄氏温度并且单位为℃。
术语常压是没有降低或升高的自然压力，其通常意指约一个大气压的压力，例如大气压。
在液晶元件膜中，导电层和/或配向膜可以存在于基底膜的一侧上，例如，存在于面向有源液晶层的一侧上。
存在于基底膜的一侧上的导电层是用于向有源液晶层施加电压的结构，可以向有源液晶层涂布已知的导电层而没有任何特别限制。作为导电层，例如，可以应用导电聚合物、导电金属、导电纳米线、或金属氧化物如ITO(氧化铟锡)。可以应用于本申请的导电层的实例不限于上述物质，并且可以使用本领域中已知可应用于液晶元件膜的所有种类的导电层。
在一个实例中，配向膜存在于基底膜的一侧上。例如，可以首先在基底膜的一侧上形成导电层，并且可以在其上部上形成配向膜。
配向膜是用于控制包含在有源液晶层中的液晶主体的取向的结构，并且可以应用已知的配向膜而没有特别限制。作为工业中已知的配向膜，存在摩擦配向膜或光配向膜等，并且可以用于本申请中的配向膜是已知的配向膜，其没有特别限制。
可以控制配向膜的配向方向以实现上述光轴的取向。例如，形成在彼此相对设置的两个基底膜的各一侧上的两个配向膜的配向方向可以彼此形成在约-10度至10度范围内的角度、在-7度至7度范围内的角度、在-5度至5度范围内的角度、或在-3度至3度范围内的角度，或者可以为彼此大致平行。在另一个实例中，两个配向层的配向方向可以形成在约80度至100度范围内的角度、在约83度至97度范围内的角度、在约85度至95度范围内的角度、或在约87度至92度范围内的角度，或者可以为彼此大致垂直。在另一个实例中，两个配向膜的配向方向可以形成在约160度至200度范围内的角度、在约170度至190度范围内的角度、在约175度至185度范围内的角度，或约180度的角度。
由于有源液晶层的光轴的方向是根据这样的配向方向确定的，因此可以通过检查有源液晶层的光轴的方向来确定配向方向。
具有这样的结构的液晶元件膜的形状没有特别限制，其可以根据光学器件的应用来确定，并且通常为膜或片的形式。
在一个实例中，液晶元件膜可以为折叠膜的形式。具有折叠膜类型的液晶元件膜的截面形状可以包括由膜的折叠部分分开的第一线和第二线。在一个实例中，在观察截面时，有源液晶元件膜的截面中的第一线的曲率(＝1/曲率半径)可以在0至0.01的范围内，并且截面可以在第一线的末端处具有折叠部分并且包括连接至折叠部分的第二线。即，有源液晶元件膜可以在折叠部分处以折叠状态包括在光学器件中。在另一个实例中，第一线的曲率可以为约0.009或更小、0.008或更小、0.007或更小、0.006或更小、0.005或更小、0.004或更小、0.003或更小、0.002或更小、0.001或更小、0.0009或更小、0.0008或更小、0.0007或更小、0.0006或更小、0.0005或更小、0.0004或更小、0.0003或更小、0.0002或更小、0.0001或更小、0.00009或更小、0.00008或更小、0.00007或更小、0.00006或更小、或者0.00005或更小。
在本说明书中，曲率或曲率半径可以以工业中已知的方式测量，例如，可以使用非接触式设备如2D轮廓激光传感器、彩色共焦线传感器或3D测量共聚焦显微术来测量。使用这样的设备测量曲率或曲率半径的方法是已知的。
关于曲率或曲率半径，例如，当曲率或曲率半径在提及曲率或曲率半径的物体的表面和背表面上不同(例如，当对应于第一线的液晶元件膜的表面和背表面上的曲率或曲率半径不同时)时，表面和背表面的曲率或曲率半径的小值、大值或算术平均值可以被指定为曲率或曲率半径。此外，当曲率或曲率半径不是恒定的并且具有不同部分时，最大曲率或曲率半径、或者最小曲率或曲率半径、或者曲率或曲率半径的平均值可以为参考。
此外，在本说明书中，曲率半径的单位为R，曲率的单位为1/R。在此，R表示半径为1mm的圆的弯曲梯度。因此，在此，例如，100R是半径为100mm的圆的弯曲度或者这样的圆的曲率半径。在平坦表面的情况下，曲率为零而曲率半径为无穷大。
如下所述，在本申请的光学器件中，有源液晶元件膜和/或起偏振器可以在有源液晶元件膜和/或起偏振器位于两个外基底内部的状态下被封装以构成光学器件。这样的封装结构大大提高了光学器件的耐久性和耐候性，结果，其可以稳定地应用于户外应用如天窗。然而，这样的封装过程通常需要真空压缩过程如高压釜，并且在该过程中，存在的问题在于，在有源液晶元件膜中出现诸如褶皱的缺陷等。此外，当光学器件暴露于高温和/或高湿度条件等时，或者在该过程中，由于液晶元件膜的基底膜与附接在其上的粘合膜(封装剂)之间的热膨胀系数差异等，在液晶元件膜上形成诸如褶皱的缺陷，这样的缺陷不利地影响光学器件的性能。
因此，在本申请中，已经确定，当用折叠结构实现有源液晶元件膜时，可以解决上述问题。
图1是示意性地示出具有折叠膜形状的有源液晶元件膜(10)的截面的图。
如图1所示，有源液晶元件膜(10)的截面可以具有其中第一线(101)、折叠部分(A)和第二线(102)连接的形式的截面。
在此，第一线(101)可以为有源区域，即用于调节光以基本上控制光透射状态的区域。这样的第一线(101)可以为曲率为约0的平面形状，或者也可以为弯曲形状，例如凸形或凹形。
如图1所示，液晶元件膜(10)具有基于折叠部分(A)的折叠结构，并因此形成第二线(102)。此时，第二线(102)折叠的程度没有特别限制，只要其被控制为在光学器件中不出现液晶元件膜(10)的缺陷如褶皱的程度即可。在一个实例中，折叠程度可以被设定为使得由第一线(101)或第一线(101)的切线(T)与第二线(102)形成的角度在顺时针方向或逆时针方向上大于0度，为5度或更大、10度或更大、15度或更大、20度或更大、25度或更大、30度或更大、35度或更大、40度或更大、45度或更大、50度或更大、55度或更大、60度或更大、65度或更大、70度或更大、75度或更大、80度或更大、或者约85度或更大。在另一个实例中，角度可以为180度或更小、170度或更小、160度或更小、150度或更小、140度或更小、130度或更小、120度或更小、110度或更小、100度或更小、或者约95度或更小。在此，测量与第二线(102)的角度处的切线是在将第一线(101)近似分成两部分的点(D)处的切线。此外，用于测量切线(T)的角度的第二线可以为将折叠部分(A)连接至第二线(102)终止的点的线(1022)，如图1所示。此外，如下所述，当第二线(102)也处于折叠形式时，用于测量切线(T)的角度的第二线可以为连接分离第一线和第二线的折叠部分(图1中的A)以及第二线中的折叠部分的线，或者可以为与上述相同的连接第二线终止的点的线。
此外，在本说明书中，由第一线或第一线的切线与第二线形成的角度可以简称为有源液晶元件膜的折叠角度。
第一线(101)的长度(L1)与第二线(102)的长度(L2)的比率(L1/L2)可以在约1.5至20,000的范围内。在另一个实例中，比率(L1/L2)可以为约2或更大、约4或更大、约6或更大、约8或更大、约10或更大、约12或更大、约14或更大、约16或更大、约18或更大、约20或更大、约25或更大、约30或更大、约35或更大、约40或更大、约45或更大、约50或更大、约55或更大、约60或更大、约65或更大、约70或更大、约75或更大、约80或更大、约85或更大、约90或更大、约95或更大、约100或更大、约110或更大、约120或更大、约130或更大、约140或更大、约150或更大、约160或更大、约170或更大、约180或更大、约190或更大、约200或更大、约250或更大、约300或更大、约350或更大、约400或更大、约450或更大、约500或更大、约550或更大、约600或更大、约650或更大、约700或更大、约800或更大、约900或更大、约1000或更大、约1100或更大、约1200或更大、约1500或更大、2000或更大、2500或更大、3000或更大、或者3500或更大，并且可以为3500或更小、3000或更小、2900或更小、2800或更小、2700或更小、2600或更小、2500或更小、2400或更小、2300或更小、2200或更小、2100或更小、2000或更小、约1,900或更小、约1,800或更小、约1,700或更小、约1,600或更小、约1,500或更小、约1,400或更小、约1,300或更小、约1,200或更小、约1,100或更小、约1,000或更小、约900或更小、约800或更小、约750或更小、约700或更小、约650或更小、约600或更小、约550或更小、约500或更小、约450或更小、约400或更小、约350或更小、约300或更小、约250或更小、约200或更小、约150或更小、约100或更小、约50或更小、约45或更小、约40或更小、约35或更小、约30或更小、约25或更小、约20或更小、或者约15或更小。
在这样的关系中，第一线(101)和第二线(102)的绝对长度没有特别限制，其可以根据光学器件的预期用途等来确定。例如，第一线(101)的长度可以调节为约100mm至1,000mm。在另一个实例中，第一线(101)的长度可以为约150mm或更大、约200mm或更大、或者约250mm或更大。在另一个实例中，第一线(101)的长度可以为约900mm或更小、约800mm或更小、约700mm或更小、约600mm或更小、约500mm或更小、约400或更小、约350或更小、或者约300mm或更小。
此外，如下所述，当在有源液晶元件膜的截面中形成复数个第二线时，引入比率(L1/L2)计算中的第二线的长度可以为复数个第二线中的任一个线的长度，或者可以为第二线的长度的总和。
折叠结构可以形成在液晶元件膜的截面中的两端处。因此，如图1所示，折叠部分(A)和第二线(102)可以形成在有源液晶元件膜的截面中的第一线(101)的两端处。
在这样的结构中，第二线可以被进一步折叠，例如，如图2所示，第二折叠部分(AA)存在于第二线(102)上，其中可以实现第二线(102)在折叠部分(AA)中进一步折叠的形式的截面。
在这种情况下，另外形成的折叠部分(AA)的形成位置没有特别限制，例如，可以调节该位置使得形成在第一线(101)和第二线(102)的连接部分处的折叠区域(A)到形成在第二线(102)上的折叠区域(AA)的距离变为满足上述比率(L1/L2)的L2。
其中观察到这样的截面的液晶元件膜的截面是当从任一侧观察液晶元件膜时观察到的截面。即，优选在液晶元件膜的侧面的任一侧上观察截面。
在一个实例中，其中观察到折叠结构的截面可以为通过包括液晶元件膜的长轴或短轴而形成的法线平面上的截面。在此，例如，在从上方观察液晶元件膜(10)的情况下，当其为如图3中的矩形形状时，长轴可以为水平长度和垂直长度的长侧(LA)，短轴可以为短侧(SA)。
例如，可以通过折叠具有与图3相同的结构的液晶元件膜(10)中的虚线所示的部分来实现截面结构。
当液晶元件膜具有方形形状时，水平轴和垂直轴中的任一者可以被认为是长轴，另一者可以被认为是短轴。
此外，在除矩形之外的形状的情况下，例如，在椭圆形、圆形或无定形形状等的情况下，当从上方观察液晶元件膜时，垂直于由折叠部分形成的线的线(例如，图3中的虚线)可以为短轴和长轴中的任一者，再次垂直于该线的线可以为短轴和长轴中的另一者。
在一个实例中，如图3所示，液晶元件膜的所有四个侧面可以被折叠以形成截面，并且在这种情况下，可以在包括液晶元件膜的长轴的法线平面和包括短轴的法线平面二者上观察截面。
虽然上述密封剂在具有这样的折叠结构的液晶元件膜中的位置没有特别限制，但通常，附接两个基底膜的密封剂可以存在于折叠部分(图1和图2中的A)或从折叠部分(图1和图2中的A)面向第一线(101)的区域中。
光学器件还可以包括起偏振器和有源液晶元件膜。作为起偏振器，例如，可以使用吸收型或反射型线性起偏振器，即具有沿一个方向形成的光吸收轴或光反射层和与所述方向大致垂直形成的光透射轴的起偏振器。
假设在有源液晶层的第一取向状态下实现阻挡状态，可以将起偏振器设置在光学器件中使得由第一取向状态的平均光轴(光轴的矢量和)和起偏振器的光吸收轴形成的角度为80度至100度、或85度至95度，或者该角度为大致垂直的，或者可以将起偏振器设置在光学器件中使得该角度为35度至55度、或40度至50度、或约45度。
当配向膜的配向方向用作参考时，如上所述形成在彼此相对设置的液晶元件膜的两个基底膜的各一侧上的配向膜的配向方向可以彼此形成在约-10度至10度范围内的角度、在-7度至7度范围内的角度、在-5度至5度范围内的角度、或在-3度至3度范围内的角度，或者在彼此大致平行的情况下，由两个配向膜中的任一者的配向方向和起偏振器的光吸收轴形成的角度可以为80度至100度、或85度至95度，或者可以为大致垂直的。
在另一个实例中，两个配向膜的配向方向可以形成在约80度至100度范围内的角度、在约83度至97度范围内的角度、在约85度至95度范围内的角度、或在约87度至92度范围内的角度，或者在彼此大致垂直的情况下，由两个配向膜的更靠近起偏振器设置的配向膜的配向方向和起偏振器的光吸收轴形成的角度可以为80度至100度、或85度至95度，或者可以为大致垂直的。
例如，如图4所示，液晶元件膜(10)和起偏振器(20)可以以这样的状态设置：层合在彼此之上使得液晶元件膜(10)中第一配向方向的光轴(平均光轴)和起偏振器(20)的光吸收轴成为上述关系。
在一个实例中，当起偏振器(20)为以下将描述的偏振涂层时，可以实现其中偏振涂层存在于液晶元件膜内部的结构。例如，如图5所示，可以实现其中偏振涂层(201)存在于液晶元件膜的基底膜(110)中的任一个基底膜(110)与有源液晶层(120)之间的结构。例如，如上所述的导电层、偏振涂层(201)和配向膜可以依次形成在基底膜(110)上。
可以应用于本申请的光学器件的起偏振器的种类没有特别限制。例如，作为起偏振器，可以使用用于常规LCD等的常规材料，例如PVA(聚(乙烯醇))起偏振器，或者通过涂覆方法实现的起偏振器，例如包含溶致液晶(lyotropic liquid crystal，LLC)或反应性液晶元(reactive mesogen，RM)和二色性染料的偏振涂层。在本说明书中，如上所述通过涂覆方法实现的起偏振器可以称为偏振涂层。作为溶致液晶，可以使用已知的液晶而没有任何特别限制，例如，可以使用能够形成二色性比为约30至约40的溶致液晶层的溶致液晶。另一方面，当偏振涂层包含反应性液晶元(RM)和二色性染料时，作为二色性染料，可以使用线性染料，或者还可以使用盘形染料。
可以充当吸收型或反射型线性起偏振器的溶致液晶或反应性液晶元和二色性染料的混合物在工业中是多方面已知的，并且这样的种类可以应用于本申请而没有限制。
本申请的光学器件可以仅包括如上所述的有源液晶元件膜和起偏振器中的每一者。因此，光学器件可以仅包括一个有源液晶元件膜，并且可以仅包括一个起偏振器。
光学器件还可以包括彼此相对设置的两个外基底。例如，如图6所示，有源液晶元件膜(10)和起偏振器(20)可以存在于彼此相对设置的两个基底(30)之间。图6示出了有源液晶元件膜(10)和起偏振器(20)同时存在于外基底(30)之间的情况，但是该结构是示例性的，其中也可以仅存在膜(10)或起偏振器(20)中的任一者。此外，图6中的起偏振器(20)不存在，并且在外基底(30)之间也可以仅存在包括如图5所示的偏振涂层(201)的有源液晶元件膜。
作为外基底，例如，可以使用由玻璃等制成的无机膜、或塑料膜。作为塑料膜，可以使用TAC(三乙酰纤维素)膜；COP(环烯烃共聚物)膜，例如降冰片烯衍生物；丙烯酸类膜，例如PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))；PC(聚碳酸酯)膜；PE(聚乙烯)膜；PP(聚丙烯)膜；PVA(聚乙烯醇)膜；DAC(二乙酰纤维素)膜；Pac(聚丙烯酸酯)膜；PES(聚醚砜)膜；PEEK(聚醚醚酮)膜；PPS(聚苯砜)膜；PEI(聚醚酰亚胺)膜；PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜；PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜；PI(聚酰亚胺)膜；PSF(聚砜)膜；PAR(聚芳酯)膜；或氟树脂膜等，但不限于此。如有必要，外基底上还可以存在金、银或硅化合物(例如二氧化硅或一氧化硅)的涂层，或诸如抗反射层的涂层。
作为外基底，可以使用具有预定范围内的相位差的膜。在一个实例中，外基底的前相位差可以为100nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约95nm或更小、约90nm或更小、约85nm或更小、约80nm或更小、约75nm或更小、约70nm或更小、约65nm或更小、约60nm或更小、约55nm或更小、约50nm或更小、约45nm或更小、约40nm或更小、约35nm或更小、约30nm或更小、约25nm或更小、约20nm或更小、约15nm或更小、约10nm或更小、约9nm或更小、约8nm或更小、约7nm或更小、约6nm或更小、约5nm或更小、约4nm或更小、约3nm或更小、或者约2nm或更小、或者约1nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约0nm或更大、约1nm或更大、约2nm或更大、约3nm或更大、约4nm或更大、约5nm或更大、约6nm或更大、约7nm或更大、约8nm或更大、约9nm或更大、或者约9.5nm或更大。
外基底的厚度方向相位差的绝对值可以为例如200nm或更小。厚度方向相位差的绝对值可以为190nm或更小、180nm或更小、170nm或更小、160nm或更小、150nm或更小、140nm或更小、130nm或更小、120nm或更小、110nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、85nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、约15nm或更小、约10nm或更小、约9nm或更小、约8nm或更小、约7nm或更小、约6nm或更小、约5nm或更小、约4nm或更小、约3nm或更小、约2nm或更小、或者约1nm或更小，并且可以为0nm或更大、5nm或更大、10nm或更大、20nm或更大、30nm或更大、40nm或更大、50nm或更大、60nm或更大、70nm或更大、或者75nm或更大。如果绝对值在上述范围内，则厚度方向相位差可以为负的，或者可以为正的，例如，可以为负的。
可以以相同的方式计算外基底的前相位差(Rin)和厚度方向相位差(Rth)，不同之处在于在以上方程式1和2中，用外基底的厚度(d)、在慢轴方向上的折射率(nx)、在快轴方向上的折射率(ny)和在厚度方向上的折射率(nz)分别代替厚度(d)、在慢轴方向上的折射率(nx)、在快轴方向上的折射率(ny)和在厚度方向上的折射率(nz)以计算它们。
当外基底为光学各向异性时，由彼此相对设置的外基底的慢轴形成的角度可以例如在约-10度至10度的范围内、在-7度至7度的范围内、在-5度至5度的范围内、或在-3度至3度的范围内，或者可以为大致平行的。
此外，在上述基底膜为光学各向异性的情况下，由外基底的慢轴和基底膜的慢轴形成的角度可以例如在约-10度至10度的范围内、在-7度至7度的范围内、在-5度至5度的范围内、或在-3度至3度的范围内，或者可以为大致平行的，或者可以在约80度至100度的范围内、在约83度至97度的范围内、在约85度至95度的范围内、或在约87度至92度的范围内，或者可以为大致垂直的。
可以通过相位差调节或慢轴的布置来实现光学上优异且均匀的透明模式和黑色模式。
作为外基底，可以使用热膨胀系数为100ppm/K或更小的基底。在另一个实例中，热膨胀系数可以为95ppm/K或更小、90ppm/K或更小、85ppm/K或更小、80ppm/K或更小、75ppm/K或更小、70ppm/K或更小、65ppm/K或更小、60ppm/K或更小、50ppm/K或更小、40ppm/K或更小、30ppm/K或更小、20ppm/K或更小、或15ppm/K或更小，或者可以为1ppm/K或更大、2ppm/K或更大、3ppm/K或更大、4ppm/K或更大、5ppm/K或更大、6ppm/K或更大、7ppm/K或更大、8ppm/K或更大、9ppm/K或更大、或者10ppm/K或更大。
测量外基底的热膨胀系数和断裂伸长率的方法与如上所述测量基底膜的热膨胀系数和断裂伸长率的方法相同。
通过选择外基底以具有这样的热膨胀系数和/或断裂伸长率，可以提供具有优异的耐久性的光学器件。
如上的外基底的厚度没有特别限制，例如，可以为约0.3mm或更大。在另一个实例中，厚度可以为约0.5mm或更大、约1mm或更大、约1.5mm或更大、或者约2mm或更大，并且还可以为10mm或更小、9mm或更小、8mm或更小、7mm或更小、6mm或更小、5mm或更小、4mm或更小、或者约3mm或更小。
外基底可以为平坦基底，或者可以为具有弯曲表面形状的基底。例如，两个外基底可以同时为平坦基底，同时具有弯曲表面形状，或者任一个可以为平坦基底而另一个可以为具有弯曲表面形状的基底。
此外，在同时具有弯曲表面形状的情况下，各个曲率或曲率半径可以相同或不同。
外基底的曲率或曲率半径可以以上述方式测量。
此外，关于外基底，例如，当前表面和背表面处的曲率或曲率半径彼此不同时，各个面向表面的曲率或曲率半径，即在第一外基底的情况下面向第二外基底的表面的曲率或曲率半径和在第二外基底的情况下面向第一外基底的表面的曲率或曲率半径可以为参考。此外，当相关表面具有曲率或曲率半径不恒定且不同的部分时，最大曲率或曲率半径、或者最小曲率或曲率半径、或者平均曲率或平均曲率半径可以为参考。
两个基底的曲率或曲率半径的差可以在10％内、在9％内、在8％内、在7％内、在6％内、在5％内、在4％内、在3％内、在2％内、或在1％内。当大曲率或曲率半径为CL，小曲率或曲率半径为CS时，曲率或曲率半径的差是由100×(CL-CS)/CS计算的值。此外，曲率或曲率半径的差的下限没有特别限制。由于两个外基底的曲率或曲率半径的差可以相同，因此曲率或曲率半径的差可以为0％或更大，或大于0％。
这样的曲率或曲率半径的控制在其中如本申请的光学器件中通过粘合膜封装有源液晶元件和/或起偏振器的结构中是有用的。
当第一外基底和第二外基底二者均为弯曲表面时，两个曲率可以具有相同的符号。换句话说，两个外基底可以在相同方向上弯曲。即，在上述情况下，第一外基底的曲率中心和第二外基底的曲率中心二者均存在于第一外基底和第二外基底的上部和下部的相同部分中。
第一外基底和第二外基底的各曲率或曲率半径的具体范围没有特别限制。在一个实例中，各基底的曲率半径可以为100R或更大、200R或更大、300R或更大、400R或更大、500R或更大、600R或更大、700R或更大、800R或更大、或900R或更大，或者可以为10,000R或更小、9,000R或更小、8,000R或更小、7,000R或更小、6,000R或更小、5,000R或更小、4,000R或更小、3,000R或更小、2,000R或更小、1,900R或更小、1,800R或更小、1,700R或更小、1,600R或更小、1,500R或更小、1,400R或更小、1,300R或更小、1,200R或更小、1,100R或更小、或者1,050R或更小。在此，R表示半径为1mm的圆的弯曲梯度。因此，在此，例如，100R是半径为100mm的圆的弯曲度或者这样的圆的曲率半径。当然，在平坦表面的情况下，曲率为零而曲率半径为无穷大。
第一外基底和第二外基底可以具有上述范围内的相同或不同的曲率半径。在一个实例中，当第一外基底和第二外基底的曲率彼此不同时，其中具有大曲率的基底的曲率半径可以在上述范围内。
在一个实例中，当第一外基底和第二外基底的曲率彼此不同时，其中具有大曲率的基底可以为在使用光学器件时在重力方向上设置的基底。
即，对于封装，可以进行使用粘合膜的高压釜过程，如下所述，在该过程中，通常施加高温和高压。然而，在一些情况下，例如当在这样的高压釜过程之后将应用于封装的粘合膜在高温下长时间储存时，发生一些重熔等，使得可能存在外基底变宽的问题。如果发生这样的现象，则力可以作用在封装的有源液晶元件和/或起偏振器上，并且可以在内部形成气泡。
然而，当如上所述控制基底之间的曲率或曲率半径时，即使由粘合膜引起的粘合力降低，作为恢复力和重力之和的净力也可以作用于其上以防止变宽以及承受与高压釜相同的过程压力。
光学器件还可以包括将有源液晶元件膜和/或起偏振器封装在外基底中的粘合膜。例如，如图7所示，粘合膜(40)可以存在于外基底(30)与有源液晶元件膜(10)之间，有源液晶元件膜(10)与起偏振器(20)之间，和/或起偏振器(20)与外基底(30)之间。此外，粘合膜(40)可以存在于有源液晶元件膜(10)和/或起偏振器(20)的侧面上，适当地，存在于所有侧面上，如图所示。粘合膜可以在将外基底(30)和有源液晶膜元件(10)、有源液晶膜元件(10)和起偏振器(20)以及起偏振器(20)和外基底(30)彼此附接的同时封装有源液晶膜元件(10)和起偏振器(20)。
此外，如图5所示，当封装内部形成有偏振涂层(201)的有源液晶元件膜时，粘合膜可以存在于外基底与有源液晶元件膜之间和/或存在于有源液晶元件膜的侧面上，优选存在于所有侧面上。
例如，在根据期望的结构层合外基底、有源液晶元件膜、起偏振器和/或粘合膜之后，可以通过在真空状态下压制它们的方法(例如，高压釜法)来实现上述结构。
为了有效地形成这样的结构，如有必要，可以控制有源液晶元件膜的接触粘合膜的表面相对于粘合膜的摩擦系数或者有源液晶元件膜与粘合膜之间的摩擦系数。例如，摩擦系数可以被控制为约5或更小、约4.5或更小、约4或更小、约3.5或更小、约3或更小、或者约2.5或更小，在另一个实例中，摩擦系数可以为约0.5或更大、约1或更大、或者约1.5或更大。通过控制这样的摩擦系数，可以进行有效的封装过程而不在加压过程(例如高压釜)中在液晶元件膜中产生缺陷如褶皱。在此，摩擦系数为动摩擦系数。
控制摩擦系数的方法没有特别限制，例如，可以选择具有期望的摩擦系数的粘合膜和有源液晶元件膜的基底膜，或者可以在基底膜上进行适当的表面处理。此时，表面处理可以控制基底膜的凹凸形状，作为物理处理，例如，通过使用砂纸等抛光，或者可以通过使用称为所谓的脱模剂或增滑剂等的处理剂(例如基于氟的处理剂或基于硅的处理剂)处理基底膜的表面来控制摩擦系数。
作为粘合膜，可以使用已知的材料而没有任何特别限制，例如，在已知的热塑性聚氨酯粘合膜、聚酰胺粘合膜、聚酯粘合膜、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)粘合膜、聚烯烃粘合膜如聚乙烯或聚丙烯等中，可以选择满足以下将描述的物理特性的粘合膜。
作为粘合膜，可以使用具有预定范围内的相位差的膜。在一个实例中，粘合膜的前相位差可以为100nm或更小。在另一个实例中，前相位差可以为约95nm或更小、约90nm或更小、约85nm或更小、约80nm或更小、约75nm或更小、约70nm或更小、约65nm或更小、约60nm或更小、约55nm或更小、约50nm或更小、约45nm或更小、约40nm或更小、约35nm或更小、约30nm或更小、约25nm或更小、约20nm或更小、约15nm或更小、约10nm或更小、约9nm或更小、约8nm或更小、约7nm或更小、约6nm或更小、约5nm或更小、约4nm或更小、约3nm或更小、约2nm或更小、或者约1nm或更小。前相位差可以为约0nm或更大、约1nm或更大、约2nm或更大、约3nm或更大、约4nm或更大、约5nm或更大、约6nm或更大、约7nm或更大、约8nm或更大、约9nm或更大、或者约9.5nm或更大。
粘合膜的厚度方向相位差的绝对值可以为例如200nm或更小。在另一个实例中，绝对值可以为约190nm或更小、180nm或更小、170nm或更小、160nm或更小、150nm或更小、140nm或更小、130nm或更小、120nm或更小、115nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、10nm或更小、或约5nm或更小，或者可以为0nm或更大、1nm或更大、2nm或更大、3nm或更大、4nm或更大、5nm或更大、6nm或更大、7nm或更大、8nm或更大、9nm或更大、10nm或更大、20nm或更大、30nm或更大、40nm或更大、50nm或更大、60nm或更大、70nm或更大、80nm或更大、或90nm或更大。只要厚度方向相位差的绝对值在上述范围内，其可以为负的，或者可以为正的。
可以以相同的方式计算粘合膜的前相位差(Rin)和厚度方向相位差(Rth)，不同之处在于在以上方程式1和2中，用粘合膜的厚度(d)、在慢轴方向上的折射率(nx)、在快轴方向上的折射率(ny)和在厚度方向上的折射率(nz)分别代替厚度(d)、在慢轴方向上的折射率(nx)、在快轴方向上的折射率(ny)和在厚度方向上的折射率(nz)以计算它们。
在此，粘合膜的厚度可以为外基底(30)与有源液晶层(10)之间的粘合膜的厚度(例如两者之间的间隔)，有源液晶层(10)与起偏振器(20)之间的粘合膜的厚度(例如两者之间的间隔)，以及起偏振器(20)与外基底(30)之间的粘合膜的厚度(例如两者之间的间隔)。
作为粘合膜，可以使用杨氏模量在0.1MPa至100MPa范围内的粘合膜。杨氏模量可以根据ASTM D882标准测量，并且可以通过以由相应标准提供的形式裁剪膜并使用能够测量应力-应变曲线(能够同时测量力和长度)的仪器来测量。
通过选择粘合膜以具有这样的杨氏模量，可以提供具有优异的耐久性的光学器件。
这样的粘合膜的厚度没有特别限制，其可以例如在约200μm至600μm的范围内。在此，粘合膜的厚度可以为外基底(30)与有源液晶层(10)之间的粘合膜的厚度(例如两者之间的间隔)，有源液晶层(10)与起偏振器(20)之间的粘合膜的厚度(例如两者之间的间隔)，以及起偏振器(20)与外基底(30)之间的粘合膜的厚度(例如两者之间的间隔)。
光学器件还可以包括缓冲层。这样的缓冲层可以存在于液晶元件膜的一侧或两侧上。图8示出了其中缓冲层(50)存在于有源液晶元件膜(10)的两侧上的结构，但是缓冲层(50)也可以仅存在于液晶元件膜(10)的一侧上。
这样的缓冲层可以减轻由其中有源液晶元件膜被粘合膜封装的结构中的层之间的热膨胀系数差异引起的负压，并且使得能够可以实现更耐用的装置。
在一个实例中，作为缓冲层，可以使用杨氏模量为1MPa或更小的层。在另一个实例中，缓冲层的杨氏模量可以为0.9MPa或更小、0.8MPa或更小、0.7MPa或更小、0.6MPa或更小、0.6MPa或更小、0.1MPa或更小、0.09MPa或更小、0.08MPa或更小、0.07MPa或更小、或者0.06MPa或更小。在另一个实例中，杨氏模量为约0.001MPa或更大、0.002MPa或更大、0.003MPa或更大、0.004MPa或更大、0.005MPa或更大、0.006MPa或更大、0.007MPa或更大、0.008MPa或更大、0.009MPa或更大、0.01MPa或更大、0.02MPa或更大、0.03MPa或更大、0.04MPa或更大、或者0.045MPa或更大。在此，杨氏模量的测量方法与上述粘合膜的测量方法相同。
作为特定种类的缓冲层，可以使用显示出上述杨氏模量的透明材料而没有特别限制，例如，可以使用基于丙烯酸酯、基于氨基甲酸酯、基于橡胶或基于有机硅的低聚物或聚合物材料等。
在一个实例中，可以使用称为所谓的OCA(optical clear adhesive，光学透明粘合剂)或OCR(optical clear resin，光学透明树脂)的透明粘合剂或透明压敏粘合剂来形成缓冲层，并且具有期望的杨氏模量的材料可以选自称为OCA或OCR的粘合剂或压敏粘合剂并使用。
因此，在一个实例中，缓冲层可以为基于丙烯酸酯的粘合层、基于氨基甲酸酯的粘合层、基于橡胶的粘合层或基于有机硅的粘合层，或者可以为基于丙烯酸酯的压敏粘合层、基于氨基甲酸酯的压敏粘合层、基于橡胶的压敏粘合层或基于有机硅的压敏粘合层。
缓冲层的厚度没有特别限制，其可以在可以通过表现出上述范围内的杨氏模量而有效降低装置内部产生的负压的范围内选择。
除上述配置之外，光学器件还可以包括任何必需的配置，例如，可以在适当的位置处包括已知的配置，例如延迟层、光学补偿层、抗反射层和硬涂层。
这样的光学元件可以用于各种应用，例如，可以用于眼镜如太阳镜或AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼镜、建筑物的外墙、或用于车辆的天窗等。
在一个实例中，光学器件本身可以为用于车辆的天窗。
例如，在包括其中形成有至少一个开口的主体的汽车中，可以安装和使用附接至所述开口的光学器件或用于车辆的天窗。
有益效果
本申请提供了能够改变透射率的光学器件，并且这样的光学器件可以用于各种应用，例如眼镜如太阳镜或AR(增强现实)或VR(虚拟现实)眼镜、建筑物的外墙、或用于车辆的天窗。
附图说明
图1至3是用于说明本申请的液晶元件膜的折叠结构的图。
图4至8是用于说明本申请的光学器件的说明性图。
具体实施方式
在下文中，将通过实施例和比较例更详细地描述本申请的范围，但本申请的范围不受以下实施例的限制。
本说明书中描述的物理特性是以以下方式评估的结果。
1.相位差评估方法
根据制造商手册，使用来自Axomatrix的Axoscan测量550nm波长的相位差。
2.拉伸特性的评估
根据ASTM D882标准确定基底膜的拉伸特性如断裂伸长率。通过将测量对象(例如基底膜)裁剪为具有10mm的宽度和30mm的长度，然后使用UTM(universal testingmachine，万能试验机)仪器(Instron 3342)在室温(25℃)下以10mm/分钟的拉伸速率拉伸其来评估各物理特性。
3.热膨胀系数的评估
根据ASTM D696标准，使用TMA(thermomechanical analysis，热机械分析)仪器(SDTA840，Metteler toledo)测量基底膜等的热膨胀系数(CTE)，其中在以10℃/分钟的速率将温度从40℃升高至80℃的同时测量样品的尺寸变化以根据方程式(CTE＝(dt/t)/dT，其中t为尺寸，T为温度)确定截面中的热膨胀系数。测量时样品的参考长度设定为10mm，负载设定为0.02N。
4.缓冲层的杨氏模量的评估
使用来自TA的Q800DMA仪器根据ASTM E111-97标准测量缓冲层的杨氏模量。测量时，样品的尺寸为宽度为约5.3mm且厚度为约250μm，并根据标准评估样品的动态特性以检查杨氏模量。
实施例1
生产GH(宾-主)液晶元件膜作为有源液晶元件膜。在其中在一侧上依次形成有ITO(氧化铟锡)电极层和液晶配向膜的两个PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))膜(热膨胀系数：约70ppm/K，断裂伸长率：MD(机械方向)方向＝约6％，TD(横向)方向＝约70％)彼此相对设置以保持约12μm的单元间隙的状态下，通过在其间注入液晶主体(来自Merck的MAT-16-969液晶)和二色性染料客体(BASF，X12)的混合物并用密封剂密封框架来生产液晶元件膜。PET膜的相对布置为使得其上形成有配向膜的一侧彼此面对。当不施加电压时，有源液晶元件膜的液晶层可以处于水平取向状态，并且可以通过电压施加切换至垂直取向状态。随后，在有源液晶元件膜的一侧上形成缓冲层。使用包含紫外光引发剂的有机硅丙烯酸酯OCA(光学透明粘合剂，制造商：3M，产品名称：1033S)形成缓冲层。首先，将OCA涂覆在离型膜的经剥离处理的表面上以形成压敏粘合层(OCA层)，将压敏粘合层层合在有源液晶元件膜的PET膜的一侧上，然后最终固化以形成缓冲层。固化条件遵循制造商推荐的条件。形成的缓冲层的厚度为约200μm，并且其杨氏模量为约0.05MPa。随后，通过如下来生产光学器件：按下述顺序层合厚度为约3mm的玻璃基底、粘合膜、基于PVA(聚乙烯醇)的偏振膜、有源液晶元件膜、粘合膜和厚度也为约3mm的玻璃基底以产生层合体，在约100℃的温度和约2个大气压的压力下进行高压釜过程，以及通过粘合膜将有源液晶元件膜和基于PVA的偏振膜封装在外基底之间。在上述过程中，有源液晶元件膜的其上形成有缓冲层的表面设置成面向偏振膜。在此，当有源液晶元件膜的液晶层处于水平取向状态时，其光轴和基于PVA的偏振膜的光吸收轴被布置成彼此垂直。作为粘合膜，使用来自ArgoTec的具有商品名ST6050的TPU(热塑性聚氨酯)粘合膜(厚度：约0.40mm)，其中膜的面内延迟(Rin，基于550nm)为约2.6nm，厚度方向相位差(Rth，基于550nm)为约4nm，热膨胀系数为约40ppm/K。
实施例2
以与实施例1中相同的方式生产光学器件，不同之处在于在有源液晶元件膜的两侧上形成相同的缓冲层。
测试例
通过在将每个生产的光学器件在100℃下保持7天之后评估透射率特性的方法来评估耐久性。作为耐久性评估的结果，可以确认，在100℃下保持7天之前和之后保持下表1中所述的光学特性，因此其具有优异的耐久性。此外，下表1是测量实施例1和2中的光学器件的透射率和雾度(参考波长：约550nm)的结果。使用NDH5000仪器通过ISO 13468方法评估透射率等。从下表1可以确认，本申请的光学器件表现出适当的可变透射率特性。
[表1]
[附图标记说明]
10：有源液晶元件膜
101：第一线
102：第二线
A、AA：折叠区域
D：第一线的平分线
T：第一线的平分线的切线
P：第一线的平分线的切线的法线
1022：用于测量第二线的角度的线
20：起偏振器
201：偏振涂层
30：外基底
40：粘合膜
50：缓冲层
110：基底膜
120：有源液晶层

Claims (14)

1.一种光学器件，包括：
彼此相对设置的两个外基底；
具有有源液晶层的有源液晶元件膜，所述有源液晶层包含液晶化合物并且能够在第一取向状态与第二取向状态之间切换；
起偏振器；和
粘合膜，所述粘合膜存在于所述外基底与所述有源液晶元件膜之间、所述有源液晶元件膜与所述起偏振器之间、所述起偏振器与所述外基底之间、以及所述有源液晶元件膜的侧面上；
其中所述有源液晶元件膜和所述起偏振器被所述粘合膜封装在所述两个外基底之间，以及
还包括缓冲层，所述缓冲层存在于所述有源液晶元件膜与所述粘合膜之间并且具有1MPa或更小的杨氏模量。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其中其中所述缓冲层包含基于丙烯酸酯、基于氨基甲酸酯、基于橡胶或基于有机硅的低聚物或聚合物材料。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其中其中所述缓冲层包括基于丙烯酸酯、基于氨基甲酸酯、基于橡胶或基于有机硅的粘合层或压敏粘合层。
4.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述有源液晶元件膜和所述起偏振器设置成使得由所述有源液晶层在所述第一取向状态下的平均光轴和所述起偏振器的光吸收轴形成的角度在80度至100度或35度至55度的范围内。
5.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述有源液晶元件膜包括彼此相对设置的两个基底膜和存在于所述两个基底膜之间的所述有源液晶层。
6.根据权利要求5所述的光学器件，其中所述有源液晶元件膜还包括用于保持所述两个基底膜之间的所述两个基底膜的间隔的间隔件。
7.根据权利要求5所述的光学器件，包括存在于所述基底膜的面向所述有源液晶层的一侧上的配向膜。
8.根据权利要求7所述的光学器件，其中由所述两个基底膜的所述配向膜的配向方向形成的角度在-10度至10度的范围内、或在80度至100度的范围内。
9.根据权利要求8所述的光学器件，其中由所述两个基底膜中靠近所述起偏振器的基底膜上形成的所述配向膜的配向方向和所述起偏振器的光吸收轴形成的角度在80度至100度的范围内。
10.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述有源液晶元件膜处于折叠膜形式。
11.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述粘合膜的前相位差为100nm或更小。
12.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述粘合膜的厚度方向相位差的绝对值为200nm或更小。
13.根据权利要求1所述的光学器件，其中所述粘合膜具有在0.1MPa至100MPa的范围内的杨氏模量。
14.一种汽车，包括其上形成有一个或更多个开口的主体；和附接至所述开口的根据权利要求1所述的光学器件。
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